本站原创摘 要：长期以来,大多数学校依然使用着传统的照明控制方式,照明用电浪费现象显著.基于可再生能源利用的节能照明控制系统越来越受到关注.结合大学校园实际情况,本文提出了基于风光互补和红外感应的校园节能照明控制策略.该策略能实现照明系统的模块化控制和能源的高效清洁利用,有效地满足人们对场景照明的需求,提高照明系统的管理效率.
关 键 词：智能照明；风光互补；红外感应；校园节能
中图分类号：TM923文献标识码：A文章编号：1673-8500（2013）01-0066-01
节能这一概念与人们的生活息息相关.在能源日趋紧张,电力供应持续紧缺的今天,作为城市建设的一项重要内容,低效、高耗的传统城市照明已经成为节能降耗改造的重要领域.而教育资源作为社会资源的重要组成部分,高等院校作为社会大系统中的重要的子系统,不可否认地成为了能源消耗和污染排放的大户,随着学校规模的不断扩大以至于校区的新建或扩建,这种能源消耗量和污染排放量不断增长,其中路灯的用电浪费现象就十分显著,急需改善.
然而根据调研发现,在数以万计的校园中,对于路灯的使用很少采取节能措施.一般来说,校园中分为车行道路和步行道路.步行道路采用的是庭院灯,光源一般是35W高压钠灯或5-20W的超高亮LED灯.几乎所有校园内的步行道路庭院灯从傍晚开始通亮直到第二天早上才熄灭,而且整个晚上都是采取满额亮度,对人、车流量都非常少的深夜来说,这是电力资源的一种极大浪费.
现有的路灯节能方案：
目前已有一小部分校园参考了公路路灯的节能措施,到了后半夜将电灯亮度调低,或采取等间隔亮灯的方式来节约用电,但是这样一个方法却带来路灯过亮或过暗的问题：
（1）不能很好的应用在前半夜,因为其前半夜6个小时以上全部采取正常亮度,这样就会出现在没有行人、车辆经过校园道路时的电力资源浪费这一现象,而除了晚上6点-9点人车流高峰期以外其余时间人车流量确实相对较少,所以我们认为校园照明有更大的节能潜力.
（2）某些校园采取后半夜强制节能措施（即一直处于节能状态）,导致其照度很低,采用强制节能技术会给校内人员带来不便.
（3）等间隔亮灯或亮度降低在较长的公路上可以得到较好效果,但校园内由于建筑群布,道路和景观绿地布局各异,所以路灯并非设置在在一条直线上,会使某些区域无法照明成为盲区.
综合上述考虑,我们认为校园路灯照明应该有更好的设计.
智能节能路灯设计：
早期路灯一般通过电网供电,需要在地下铺设繁复的供电线路,安装费时费力.同时,为路灯供电的火电厂燃烧煤炭也对环境造成了污染.于是出现了风光互补节能路灯.该路灯在节约能源,保护环境上取得了巨大作用.针对以上现有节能情况分析,我们设计了一种高效率的智能节能路灯,在利用风光互补的基础上,路灯控制器内应同时设有光控和时控模块,该模块先服从光度控制,再服从时间控制,能满足达到一定光度开关路灯和达到特定时间开关路灯的要求.同时,我们认为路灯应改进为为红外感测路灯.针对校园人、车流量的高低峰时段对路灯分为节能状态和标准状态.在人车流量的高峰期如清晨上班时间和傍晚18点―21点,路灯要保持持续标准亮度,而在深夜路灯将转为节能状态,通过红外感测,只在有人、车通过时才变亮.使用红外感测,与声控相比,感应精度更高,避免了一些噪音而使灯无效闪烁.
同时,我们将使用LED照明,使用LED作为路灯照明比传统的高压钠灯或高压水银灯有更高的效率,可以显著节约能源.因为LED是使用AD/DC稳压后供电的,允许较宽的电源输入范围,照明效率不受电网电压波动的影响,这也可以提高照明的效率.而且传统的高压水银灯和高压钠灯因为需要预热,启动时间长,不适合频繁的开关控制,所以不在考虑范围之内.
路灯的控制也是非常重要的一部分.如果采用传统的方法,一点一点的控制,这样不但成本高,而且繁杂,不科学.所以我们认为在校园中应采用利用电力线载波通信技术来控制校园的电路.
电力载波通信技术中硬件的设计是非常重要的,因为它决定了其控制的信号是否能在普通电力线中稳定地进行传输,还在一定程度上决定了校园的路灯能否有效地被控制.一般来说电力线载波通信这种方式是需要有可靠和稳定的硬件平台为基础的,普通的系统硬件主要分为主控端和从控端这两部分,按系统功能来说,硬件的平台是由控制终端模块、通信载波模块和功能电路模块以上3个部分组成的.利用电力载波通信方式,将所有的路灯连接到单片机上,单片机和计算机通信,用计算机控制路灯工作状态.可设定自动控制方式和人工控制方式.自动控制方式可根据地太阳活动规律,并结合实际情况控制路灯的工作方式.路灯先服从光度控制,再服从时间控制,当夜幕降临,或光线已经较暗时,虽然未达到设定时间,也能自动开启.交通高峰期,应达到持续满额亮度；高峰期后,进入红外感应,实现智能和节能的控制.人工控制方式可随时设定开关时间、路灯开启比例或单独控制路灯的开与关.另外通过路灯的工作状态可对路灯损坏实现实时报警,并可显示具体的位置,提醒维修人员及时维修,中心控制器带有时钟芯片,该时钟芯片带有EEPROM,可以保持单片机工作参数,即使通信发生错误,路灯也能按照最后一次工作参数正常工作.
路灯工作附图：